Struktur besi, sifat, nomenklatur, kegunaan



A besi oksida adalah mana-mana sebatian yang terbentuk antara besi dan oksigen. Mereka dicirikan dengan ionik dan kristal, dan mereka terbeban dari hasil pengikisan mineral mereka, menyusun lantai, jisim tumbuhan dan, walaupun, dalam organisma hidup.

Ia kemudian merupakan salah satu daripada keluarga sebatian yang mendominasi kerak bumi. Apa sebenarnya mereka? Enam belas oksida besi diketahui setakat ini, kebanyakannya berasal dari semula jadi dan yang lain disintesis di bawah tekanan atau suhu ekstrem..

Di bahagian atas imej sebahagian daripada serbuk ferum oksida ditunjukkan. besi merah yang tersendiri lapisan pelbagai elemen seni bina dalam apa yang dikenali sebagai berkarat. Seperti ada ditunjukkan di cerun, gunung atau tanah dicampur dengan pelbagai jenis mineral lain, seperti serbuk goethite kuning (α-FeOOH).

Oksida besi yang paling biasa adalah hematit (α-Fe2O3) dan maghemite (Υ- Iman2O3), kedua polimorf ferida oksida; dan tidak kurang, magnetit (Iman3O4). Struktur polimorfik mereka dan kawasan permukaannya yang besar menjadikan mereka bahan yang menarik seperti sorben, atau untuk sintesis nanopartikel dengan aplikasi yang luas.

Indeks

  • 1 Struktur
    • 1.1 Polimorfisme
    • 1.2 Struktur sambungan
  • 2 Hartanah
  • 3 Nomenklatur
    • 3.1 Tatanama sistematik
    • 3.2 Tatanama saham
    • 3.3 Tatanama tradisional
  • 4 Kegunaan
    • 4.1 Nanopartikel
    • 4.2 Pigmen
  • 5 Rujukan

Struktur

Imej atas adalah representasi struktur kristal FeO, salah satu oksida besi di mana zat besi mempunyai valensi +2. Bola merah sesuai dengan anion O2-, manakala yang kuning ke kation Fe2+. Perhatikan juga bahawa setiap Iman2+ dikelilingi oleh enam O2-, membentuk sebuah unit koordinasi oktakhedral.

Oleh itu, struktur FeO boleh "runtuh" ​​ke dalam unit FeO6, di mana atom pusat adalah Iman2+. Dalam kes oxyhydroxides atau hidroksida, unit octahedral adalah FeO3(OH)3.

Dalam sesetengah struktur bukannya oktashedron adalah unit tetrahedral, FeO4. Atas sebab ini, struktur oksida besi biasanya diwakili dengan octahedrons atau tetrahedra dengan pusat besi.

Struktur besi oksida bergantung pada syarat-syarat tekanan atau suhu, nisbah Fe / O (iaitu, berapa banyak oksigen yang terdapat pada setiap besi dan sebaliknya), dan valensi besi (+2, +3 dan, sangat jarang dalam oksida sintetik, +4).

Secara umum, anion besar O2- mereka diselaraskan membentuk lembaran yang lubang rumah kation Fe2+ o Iman3+. Oleh itu, terdapat oksida (seperti magnetit) yang mempunyai besi dengan kedua-dua valensi.

Polimorfisme

Oksida besi kini mempunyai polimorfisme, iaitu, struktur yang berbeza atau susunan kristal untuk sebatian yang sama. Ferric oxide, Fe2O3, Ia mempunyai sehingga empat polimorf yang mungkin. Hematit, α-Fe2O3, ia adalah yang paling stabil dari semua; diikuti oleh magimit, Υ- Iman2O3, dan untuk sintetik β-Fe2O3 dan ε- Iman2O3.

Kesemuanya mempunyai struktur dan sistem kristal sendiri. Walau bagaimanapun, nisbah 2: 3 kekal tetap, jadi terdapat tiga anion O2- untuk setiap dua kation Fe3+. Perbezaannya terletak pada bagaimana unit FeO octahedral terletak6 di ruang angkasa dan bagaimana anda berkumpul.

Pautan struktur

Unit FeO octahedral6 mereka boleh divisualisasikan dengan bantuan imej unggul. O adalah di sudut-sudut octahedron2-, sementara di pusatnya Iman2+ o Iman3+(untuk kes Iman2O3). Cara di mana octahedra ini disusun di angkasa mendedahkan struktur oksida.

Walau bagaimanapun, mereka juga mempengaruhi bagaimana ia dikaitkan. Sebagai contoh, dua oktashed boleh disambungkan dengan menyentuh dua simpang mereka, yang diwakili oleh jambatan oksigen: Fe-O-Fe. Begitu juga, octahedra boleh disambungkan melalui tepi mereka (bersebelahan dengan satu sama lain). Ia akan diwakili dengan dua jambatan oksigen: Fe- (O)2-Iman.

Dan akhirnya, octahedra dapat berinteraksi melalui wajah mereka. Oleh itu, perwakilan kini akan mempunyai tiga jambatan oksigen: Fe- (O)3-Fe Di mana octahedrons itu dikaitkan, akan mengubah jarak Fe-Fe antara nuklear dan, oleh itu, sifat-sifat fizikal oksida.

Hartanah

Oksida besi adalah sebatian dengan sifat magnetik. Ini boleh menjadi anti, ferro atau ferrimagnetic, dan bergantung kepada valensi Fe dan bagaimana kation berinteraksi dalam pepejal.

Kerana struktur pepejal sangat bervariasi, begitu juga sifat fizikal dan kimia mereka.

Sebagai contoh, polimorf dan menghidrat Fe2O3 mereka mempunyai nilai berlainan nilai (yang berkisar antara 1200 dan 1600ºC) dan kepadatan. Walau bagaimanapun, mereka mempunyai kelaziman rendah seperti Fe3+, jisim molekul yang sama, berwarna coklat dan larut dalam larutan asid.

Tatanama

IUPAC menetapkan tiga cara untuk menamakan oksida besi. Ketiga-tiga sangat berguna, walaupun untuk oksida kompleks (seperti Fe7O9) yang sistematik mengawal selebihnya untuk kesederhanaannya.

Tatanama sistematik

Nombor oksigen dan besi diambil kira, menamakannya dengan awalan numeral Yunani mono-, di-, tri-, dan sebagainya. Mengikut nomenklatur ini, Iman2O3 ia dipanggil: trioksida daripada dibesi Dan untuk Kepercayaan7O9 namanya ialah: nonaoxide heptahierro.

Tatal saham saham

Ini menganggap valensi besi. Sekiranya ia mengenai Iman2+, besi oksida ditulis ... dan valensinya dengan angka Rom yang tertutup dalam kurungan. Untuk Kepercayaan2O3 namanya ialah: besi oksida (III).

Perhatikan bahawa Iman3+ ia boleh ditentukan oleh jumlah algebra. Sekiranya O2- mempunyai dua caj negatif, dan terdapat tiga daripada mereka, tambah -6. Untuk meneutralkan ini -6 kita memerlukan +6, tetapi terdapat dua Fe, jadi ia mesti dibahagikan dengan dua, + 6/2 = +3:

2X (logam valensi) + 3 (-2) = 0

Hanya dengan membersihkan X anda mendapat valence Fe dalam oksida. Tetapi jika X bukan nombor keseluruhan (seperti hampir semua oksida lain), maka terdapat campuran Fe2+ dan Iman3+.

Tatanama tradisional

Akhiran -ico diberikan kepada awalan ferr- apabila Fe mempunyai valensi +3, dan -a apabila valensinya adalah 2+. Oleh itu, Iman2O3 ia dipanggil: ferric oxide.

Kegunaan

Nanopartikel

Oksida besi mempunyai tenaga penghabluran yang sama tinggi, yang membolehkan menghasilkan kristal yang sangat kecil tetapi dengan luas permukaan yang besar.

Oleh sebab itu, mereka sangat berminat dalam bidang nanoteknologi, di mana mereka merancang dan mensintesis nanopartikel oksida (NPs) untuk tujuan tertentu:

-Sebagai pemangkin.

-Sebagai takungan dadah atau gen di dalam badan

-Dalam reka bentuk permukaan deria untuk pelbagai jenis biomolekul: protein, gula, lemak

-Untuk menyimpan data magnetik

Pigmen

Kerana sesetengah oksida sangat stabil, mereka berkhidmat untuk tekstil pewarna atau memberikan warna-warna cerah ke permukaan apa-apa bahan. Dari mosaik lantai; lukisan merah, kuning dan oren (walaupun hijau); seramik, plastik, kulit, dan juga seni bina.

Rujukan

  1. Pemegang Amanah Kolej Dartmouth. (18 Mac 2004). Stoikiometri Besi Oksida. Diambil dari: dartmouth.edu
  2. Ryosuke Sinmyo et al. (8 September 2016). Penemuan Iman7O9: oksida besi baru dengan struktur monoklinik yang kompleks. Diambil dari: nature.com
  3. M. Cornell, U. Schwertmann. Oksida Besi: Struktur, Hartanah, Reaksi, Kejadian dan Kegunaan. [PDF] WILEY-VCH. Diambil dari: epsc511.wustl.edu
  4. Alice Bu. (2018). Nanopartikel Besi, Ciri-ciri dan Aplikasi Besi. Diambil dari: sigmaaldrich.com
  5. Ali, A., Zafar, H., Zia, M., ul Haq, I., Phull, A.R., Ali, J.S., & Hussain, A. (2016). Sintesis, pencirian, aplikasi, dan cabaran nanopartikel besi oksida. Nanoteknologi, Sains dan Aplikasi, 9, 49-67. http://doi.org/10.2147/NSA.S99986
  6. Golchha Pigments. (2009). Iron Oxides: Aplikasi. Diambil dari: golchhapigments.com
  7. Perumusan kimia (2018). Besi oksida (II). Diambil dari: formulacionquimica.com
  8. Wikipedia. (2018). Besi (III) oksida. Diambil dari: https://en.wikipedia.org/wiki/Iron(III)_oxide